Interferentiekleuren pastaketel: ook in Brazilië

Sylvia Wenmackers 26/09/2015 0 Reacties

[Diverse updates onderaan dit bericht; laatste van zondag 27 september.]

Herinnert u zich deze nog, nog, nog? In 2011 schreef ik een blogpost over de interferentiekleuren die op de bodem van de ketel verschijnen na het koken van spaghetti. Deze kleuren wijzen erop dat er zich een dunne film op de bodem van de ketel bevindt. Wat voor laagje dat dan zou zijn, daar was ik toen nog niet helemaal uit, maar ik had wel enkele hypotheses:

• een component van de pasta zelf, zetmeel bijvoorbeeld
• olie, net zoals wanneer je olie op straat ziet
• zout, dat voor natriumoxide zorgt (bron)
• een oxide van de ketel zelf (bron)

Toen ik mijn eerste FameLab-presentatie voorbereidde, was ik aanvankelijk van plan om zo’n ketel als attribuut te gebruiken. Een visueel vertrekpunt om interferentiekleuren uit te leggen. Maar uiteindelijk was ik bang dat niet iedereen hier al ooit op gelet had en dat het door de afstand en de spots ook niet duidelijk genoeg te zien zou zijn tot in de zaal. Dus hield ik het bij zeepbellen.

Maar ondertussen had ik wél opnieuw gezocht naar de precieze verklaring van de laag en raakte ik ervan overtuigd dat het om een laagje oxide van de ketelbodem gaat.

Hopelijk kennen jullie al de geweldige website van Les Cowley: Atmospheric Optics (AtOptics), waar vorig jaar mijn foto van een babyoog mocht staan als foto van de dag. Vandaag stond er op die voorpagina een foto van interferentiekleuren in een waterkoker, getiteld Pasta film en gemaakt door een fysicus uit Brazilië, Mário Freitas.

Bij de beschrijving wordt gesuggereerd dat de dunne film op één of andere manier door zetmeel wordt veroorzaakt, omdat het verschijnsel niet optreedt bij het koken van groenten en bij pasta wel. Aangezien ik hier inmiddels anders over denk, stuurde ik mailtje naar  Les en Mário. (En Les heeft al positief gereageerd dat hij er zelf ook nog eens verder naar gaat kijken zodra hij tijd heeft.)

Dit is een vertaling van de observaties en bronnen die ik in die e-mail heb vermeld:

• Ik heb dit verschijnsel -weliswaar zelden- ook gezien na het koken van sommige groenten (één keer bij broccoli schorseneren), maar NOOIT bij aardappelen, wat niet compatibel lijkt met de zetmeel-hypothese.
• Het gebeurt vaak met bepaalde ketels en nooit met andere, dus het hangt op zijn minst deels af van het materiaal van de ketel, wat compatibel is met de oxide-hypothese.
• De belangrijkste opmerking: vergelijk de kleuren eens met temperkleuren van staal (Engelse wiki en Nederlands); van staal is bekend dat het een dun oppervlakte-oxide vormt. Bekijk ook deze demonstratie voor de relevante kleuren (geen spectraalzuivere kleuren zoals in een regenboog).
• Het patroon blijft intact als je de ketel met zeepsop afwast, maar kan verwijderd worden met een druppel koude azijn (hetgeen azijnzuur bevat). Misschien ook gerelateerd zijn deze schoonmaaktips.
• Tot slot vond ik nog een bron uit 1840, waarbij het gaat over een koperen theeketel en opnieuw kleuren door een oxide, dat ontstaan door tempering door de hitte.

Kortom, op dit moment denk ik dat de kleuren te wijten zijn aan een dunne laag oxide, te vergelijken met (of mogelijk identiek aan) temperkleuren. Ik denk dat de kleurvariaties te maken hebben met het verschil in temperatuur in water in vergelijking met in pasta, wat zou kunnen leiden tot verschillen in de dikte van de oxidelaag.

Mij is het wel nog steeds niet helemaal duidelijk wanneer precies de patronen ontstaan: al tijdens het koken, of pas bij het afgieten – wanneer de nog hete (maar niet overal exact even hete) ketelbodem plots in contact komt met de koudere lucht? Ik vermoed het laatste en dit heb ik ook al proberen testen, maar tot op heden tevergeefs (mede omdat het kleurpatroon sowieso niet zichtbaar is als je er water over giet).

Bedenkingen en observaties uit uw eigen keuken meer dan welkom!

Belangrijke aanvulling:

Toen ik mijn eerste e-mail stuurde meende ik me te herinneren dat ik het effect een keer had gezien bij broccoli, maar nu ben ik daar niet meer zeker van. De enige relevante foto die ik heb teruggevonden is namelijk van een ketel waar schorseneren in gekookt waren. Schorseneren bevatten geen zetmeel, maar wel een ander polysacharide, namelijk inuline. Hiermee wint de zetmeel-hypothese (in het geval van pasta dan) dus toch weer aan geloofwaardigheid.

Tweede aanvulling (21u):

Nog een aanwijzing die toch in de richting van zetmeel wijst: deze website over microscopie van Olympus.

“Because carbohydrates in potato starch grains display an ordered lamellar molecular structure, portions of the grains (and in some cases, the entire grain itself) are birefringent and absorb the polarized wavefronts that leave the condenser Nomarski prism and pass through the specimen. As a result, the potato starch grains observed in DIC microscopy exhibit interference colors and the characteristic Maltese cross patterns (originating from the crossed polarizers), which are typical of birefringent anisotropic specimens having spherical symmetry (Figure 6(b)).”

Maar waarom we het dan uitgerekend bij aardappelen nooit zien, dat is me vooralsnog een raadsel.

Aanvulling 27 september:

In een Twitter-bericht laat fysicus Philippe Smet weten dat er wél dit soort kleuren te zien zijn na het koken van aardappels.

@SylviaFysica Toch interferentiepatroon na koken van franceline patatten in H2O, NaCl en drup olijfolie. Inox 18/10. pic.twitter.com/zp59Blzh9P

— Philippe Smet (@pfsmet) September 27, 2015

Bij nader inzien koken wij bijna altijd bloemige aardappels, waardoor de laag onderaan de ketel waarschijnlijk gewoon te dik wordt om dit effect nog te zien.

Op dit moment ligt de zetmeel-hypothese dan toch aan de leiding! (Het is natuurlijk ook mogelijk dat zowel oxidatie als zetmeelafzetting kunnen optreden en tot mooie kleuren leiden.)

Gelijkaardige berichten:

• Oplossing fotoraadsel en een keukenproefje
• Nieuwsflits: Opticafoto van de dag
• FameLab – verslag deel 2